mini|300px|Reloj eléctrico síncrono Telechron fabricado alrededor de 1940. En esta época, el reloj síncrono se convirtió en el tipo de reloj de pared más común en los Estados Unidos
Un reloj eléctrico es un tipo de reloj que funciona con electricidad, a diferencia de un reloj mecánico que funciona con un peso colgante o un resorte motor. El término se aplica a los relojes mecánicos eléctricos que se usaban antes de que se introdujeran los relojes de cuarzo en la década de 1980. Los primeros relojes eléctricos experimentales se construyeron alrededor de la década de 1840, pero no se fabricaron ampliamente hasta que la red eléctrica estuvo disponible en la década de 1890. En la década de 1930, el reloj eléctrico síncrono reemplazó a los relojes mecánicos como el tipo de reloj de pared más utilizado.
Tipos mini|Movimiento de reloj electromecánico de cuerda automática suizo
Los relojes eléctricos pueden funcionar mediante varios tipos diferentes de mecanismos:
Los relojes electromecánicos tienen un movimiento mecánico tradicional, que marca el tiempo con un péndulo oscilante o un volante regulador impulsado a través de un tren de engranajes por un resorte motor, pero usan electricidad para rebobinar el resorte principal con un motor eléctrico o un electroimán. Este mecanismo se encuentra sobre todo en los relojes antiguos. Los relojes con remontoir eléctrico tienen trenes de engranajes accionados por un pequeño resorte o palanca con peso, llamado remontoire, que se enrollaba con mayor frecuencia mediante un motor eléctrico o un electroimán. Este mecanismo era más preciso que un resorte motor, porque el devanado frecuente promediaba las variaciones en el ritmo del reloj causadas por la fuerza variable del resorte a medida que se desenrollaba. Se utilizó en relojes de péndulo de precisión y en relojes de automóviles hasta la década de 1970. Los relojes electromagnéticos marcan el tiempo con un péndulo o un volante regulador, pero los pulsos para mantenerlo en marcha no son proporcionados por un movimiento mecánico y su enlace a un mecanismo de escape, sino por la fuerza magnética de un electroimán (solenoide). Este fue el mecanismo utilizado en los primeros relojes eléctricos, y se encuentra en los antiguos relojes eléctricos de péndulo. También se encuentra en algunos relojes decorativos modernos de sobremesa y de escritorio. Los relojes síncronos se basan en la frecuencia de servicio de la red de energía eléctrica corriente alterna (habitualmente, 50 o 60 Hz) como fuente de temporización, accionando los engranajes del reloj con un motor síncrono. Esencialmente cuentan los ciclos de la fuente de alimentación. Si bien la frecuencia real puede variar con la carga en la red, el número total de ciclos por 24 horas se mantiene rigurosamente constante, de modo que estos relojes pueden mantener la hora con precisión durante largos períodos, salvo cortes de energía, y en periodos de varios meses son más precisos que un reloj de cuarzo típico. Este fue el tipo de reloj más común de la década de 1930, pero han sido reemplazados en su mayoría por relojes de cuarzo. Los relojes Tuning Fork marcan el tiempo contando las oscilaciones de un diapasón calibrado con una frecuencia específica, y solo se fabricaron modelos alimentados con baterías eléctricas. También se fabricaron relojes alimentados con pilas utilizando los sistemas anteriores, con la excepción obvia de los relojes de movimiento síncrono. Todos los relojes que funcionan con baterías han sido reemplazados en gran medida por el movimiento de cuarzo, de menor costo. Los relojes de cuarzo son dispositivos eléctricos que marcan el tiempo contando las oscilaciones de un cristal de cuarzo vibrante. Utilizan circuitos modernos diseñados para utilizar corriente continua de bajo voltaje, que puede ser suministrada por una batería o mediante un alimentador rectificado conectado a la red eléctrica. Son el tipo de reloj más común en la actualidad. Los relojes de cuarzo y los relojes suministrados por el fabricante suelen marcar la hora con un error de unos pocos segundos por semana. Los movimientos de cuarzo económicos a menudo se especifican para mantener el tiempo dentro de los 30 segundos por mes (1 segundo por día, 6 minutos por año). Se puede lograr un error menor mediante la calibración individual si es posible el ajuste, sujeto a la estabilidad del oscilador, particularmente con el cambio de temperatura. Una mayor precisión es posible con un costo mayor. Los relojes controlados por radio son relojes de cuarzo que se sincronizan periódicamente con el tiempo de referencia marcado por un reloj atómico UTC a través de señales de tiempo de radio transmitidas por estaciones dedicadas al efecto distribuidas por todo el mundo. Son distintos de los radiorrelojes
Historia miniaturadeimagen|Uno de los primeros relojes electromagnéticos de Alexander Bain, de la década de 1840 mini| Gents' of Leicester Pulsynetic, C40A, Waiting Train, Turret Clock (¿1940/50? ). Fotografiado en el Oficina de los Ministros de Rangún
En 1814, Francis Ronalds de Londres inventó el primer reloj eléctrico. Se alimentaba con pilas secas, una batería de alto voltaje con una vida extremadamente larga pero con la desventaja de que sus propiedades eléctricas variaban con el clima. Probó varios medios para regular la electricidad y estos modelos demostraron ser fiables en distintas condiciones meteorológicas.
En 1815, Giuseppe Zamboni de Verona inventó y mostró otro reloj electrostático que funcionaba con pilas secas y un orbe oscilante. Su equipo produjo relojes mejorados durante muchos años, que posteriormente se mencionarían como "el movimiento más elegante y al mismo tiempo más simple producido hasta ahora como cronógrafo de referencia horaria".Perpetual Electromotive El reloj de Zamboni tenía una aguja vertical sostenida por un pivote y era tan eficiente desde el punto de vista energético que podía funcionar con una batería durante más de 50 años.
En 1840, Alexander Bain, un fabricante escocés de relojes e instrumentos, fue el primero en inventar y patentar un reloj alimentado por corriente eléctrica. Su patente de reloj eléctrico original está fechada el 10 de octubre de 1840. El 11 de enero de 1841, Alexander Bain junto con John Barwise, un fabricante de cronómetros, obtuvo otra importante patente que describe un reloj en el que se emplea un péndulo electromagnético y una corriente eléctrica para mantener el reloj en marcha en lugar de resortes o pesas. Las patentes posteriores ampliaron sus ideas originales.
Numerosas personas se propusieron inventar el reloj eléctrico con diseños electromecánicos y electromagnéticos alrededor del año 1840, como Wheatstone, Steinheil, Hipp, Breguet y Garnier, tanto en Europa como en América.
A Matthäus Hipp, relojero nacido en Alemania, se le atribuye el inicio de la producción en serie de relojes eléctricos, que se comercializaron en masa. Hipp abrió un taller en Reutlingen, donde desarrolló un reloj eléctrico basado en el Hipp-Toggle, presentado en Berlín en una exposición en 1843. El Hipp-Toggle es un dispositivo acoplado a un péndulo o volante regulador que permite suministrar electromecánicamente un impulso al péndulo o rueda a medida que su amplitud de oscilación cae por debajo de cierto nivel, y es tan eficiente que posteriormente se utilizó en los relojes eléctricos durante más de cien años. Hipp también inventó un pequeño motor y construyó el cronoscopio y el cronógrafo registrador para medir el tiempo.
Los primeros relojes eléctricos solían estar equipados con péndulos visibles para dotarlos de una forma y de un diseño familiares, similar al de los relojes mecánicos convencionales utilizados hasta entonces. Los relojes más pequeños y los relojes con resorte en espiral se fabricaron con los mismos principios que los relojes de péndulo.
En 1918, Henry Ellis Warren inventó el primer reloj eléctrico síncrono en Ashland (Massachusetts), que marcaba el tiempo valiéndose de la frecuencia de la corriente alterna suministrada por la red eléctrica.U.S. patent #1283434 Warren, Henry E. Timing device, filed February 26, 1917, issued October 29, 1918, on Google Patents En 1931, el Synclock fue el primer reloj eléctrico síncrono comercial vendido en el Reino Unido.
Reloj electromecánico left|mini|Reloj maestro de un sistema de relojes sincronizados de un centro escolar (hacia 1928). El movimiento electromecánico da cuerda al mecanismo cada minuto e impulsa los relojes esclavos también cada minuto. Funciona con corriente continua de 24 voltios
Un reloj que emplea electricidad de alguna forma para alimentar un mecanismo de reloj convencional es un reloj electromecánico. Cualquier reloj accionado por resorte o peso que use electricidad (ya sea continua o alterna) para rebobinar el resorte o elevar el peso de un reloj mecánico es un reloj electromecánico. En los relojes electromecánicos, la electricidad no cumple ninguna función de cronometraje, que está regulada por el péndulo. Cerca del final del , la disponibilidad de las baterías secas hizo práctico el uso de la energía eléctrica en los relojes. El uso de la electricidad dio lugar a muchas variaciones de diseños de relojes y motores. Los relojes electromecánicos se fabricaban como relojes individuales, pero se usaban más comúnmente como partes integrales de instalaciones de tiempo sincronizado. La experiencia en telegrafía llevó a conectar relojes remotos (relojes esclavos) a través de cables a un reloj de control (reloj maestro). El objetivo era crear un sistema en el que cada reloj mostrara exactamente la misma hora. El maestro y los esclavos son relojes electromecánicos. El reloj maestro tiene un mecanismo automático convencional, cuyo resorte motor se retensa eléctricamente. El mecanismo de los relojes esclavos no es un mecanismo de reloj convencional, ya que consta únicamente de una rueda de trinquete y un tren de tiempo. Los relojes esclavos dependen de los impulsos eléctricos del reloj maestro para mover mecánicamente las manecillas del reloj una unidad de tiempo. Los sistemas de tiempo sincronizado se componen de un reloj maestro y cualquier número de relojes esclavos, conectados mediante cables eléctricos al reloj maestro. Estos sistemas se encuentran en lugares donde están instalados varios relojes en distintas dependencias, como colegios e institutos, empresas, fábricas, redes de transporte, bancos, oficinas e instalaciones gubernamentales. Un ejemplo notable de este tipo de sistema es el reloj Shortt-Synchronome, un remontoire de gravedad electromecánico. Estos sistemas de reloj de cuerda automática solían utilizar corriente continua de bajo voltaje. Se instalaron durante la década de 1950 y, para entonces, los sistemas con relojes de motor síncrono se estaban convirtiendo en el sistema de reloj más habitual.
Reloj electromagnético mini|Primer reloj electromagnético francés
La configuración de este dispositivo es comparativamente muy simple y fiable. La corriente eléctrica alimenta un péndulo o un oscilador electromecánico.
El componente del oscilador electromecánico tiene un imán adjunto que pasa por dos inductores. Cuando el imán pasa por el primer inductor o sensor, el amplificador simple genera la corriente a través del segundo inductor, y el segundo inductor funciona como un electroimán, proporcionando un pulso de energía al oscilador en movimiento. Este oscilador es responsable de la precisión del reloj. La parte electrónica no generaría pulsos eléctricos si el oscilador estuviera ausente o no se moviera. La frecuencia de resonancia del oscilador mecánico debe ser de varias veces por segundo.
Reloj eléctrico síncrono miniaturadeimagen|Radiodespertador con reloj síncrono, años 1950